• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.329-329
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• 2021

우리나라의 농촌유역은 일반적으로 상류의 농업용저수지와 하류의 배수장을 통해 홍수조절이 이루어지며, 각 농업수리구조물의 운영이 유역의 홍수 및 침수 발생에 큰 영향을 끼친다. 농촌유역의 홍수 대응 능력을 향상시키기 위해서는 농업수리구조물의 통합적 운영이 필요하나 현실에서 이를 시험 운영하기 위해서는 시간적·경제적으로 한계가 있다. 따라서 농촌유역 내 농업수리구조물을 연계한 통합 해석 시스템을 활용하여 다양한 구조물 운영 시나리오에 따른 홍수 위험을 예측하고 효율적인 대응 방안을 마련할 필요가 있다. 본 연구에서는 농업수리구조물을 연계한 홍수·침수 모의 시스템을 구축하기 위하여, 농촌유역에서 홍수·침수 모의를 위한 요소별 모듈을 구성하고, 각 모듈의 연계 기술을 개발하였다. 홍수·침수 해석 모듈은 농업용저수지 상류 유역에서부터 하류 하천 및 농경지까지 통합적으로 분석할 수 있도록 강우 분석 모듈, 강우-유출 모듈, 저수지 운영 모듈, 하천 수위 모듈, 농경지 배수 모듈의 5가지로 구성하였으며, 데이터베이스 모듈을 통해 기초자료를 저장하고 모듈 간의 입출력 과정을 처리하였다. 강우 분석, 강우-유출, 농경지 배수 모듈은 python 코드를 기반으로 자체적으로 구축하였으며, 기존의 모형 (FARD, HEC-HMS, GATE2018)들과 비교한 결과 거의 동일한 모의 결과를 나타냈다. 저수지 운영 모듈과 하천 수위 모듈은 각각 미 공병단의 HEC-5, HEC-RAS 모형을 CLI (Command Line Interface) 방식으로 외부 구동하도록 구성하였다. 전체 모듈 간의 연계에는 python 라이브러리인 Dask를 적용하여 대량의 데이터에 대한 병렬 처리 구조를 갖춤으로써 다양한 기상자료와 운영 시나리오에 따른 반복 작업을 효율적으로 수행하도록 구성하였다. 본 연구에서 개발한 홍수·침수 모의 요소별 모듈과 연계 기술을 기반으로, 농업수리구조물의 연계 운영을 통합적으로 모의함으로써 홍수 대비를 위한 효율적인 구조물 운영안을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.258-258
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• 2020

홍수기시 저수지 방류량으로 인한 피해를 저감하기 위한 방법으로는 구조적인 방법과 비구조적인 방법이 있으며, 구조적인 방법으로는 저수지 제체를 증고하는 등의 방법이 있고, 비구조적인 방법으로는 홍수 관리 수리시설물의 홍수기시 효율적인 운영 등이 있다. 그동안 둑높이기 저수지를 평가하는 다양한 연구에서는 제체의 증고를 통한 홍수조절능력 평가가 주를 이뤄왔으나 홍수기시 수공구조물의 운영방법별 홍수조절효과를 다각적으로 비교 연구한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 황룡강 유역의 장성저수지를 대상으로 빈도별 홍수량을 산정하고, 둑높이기 전후의 수공구조물 운영 방법별 홍수조절능력을 평가하였으며, 효율적인 홍수조절방법을 검토하였다. 본 연구에서는 대상지구인 장성저수지의 지배관측소인 광주관측소의 과거 기상자료를 수집하였으며 HEC-HMS (Hydrologic Modeling System)을 이용하여 50년, 100년, 200년 빈도 및 PMF 유입시 설계홍수량을 산정하였다. 각 설계홍수량의 유입 시 저수지 운영 모의에는 HEC-5 (Hydrologic Engineering Center-5) 모형을 이용하였으며, 저수지 운영기법으로 Auto ROM 과 Rigid ROM 방식을 적용하였다. 또한 둑 높이기 전후 홍수조절능력 평가는 지체시간, 시간별 홍수위, 첨두홍수량, 홍수조절률 등 다양한 평가 지표를 고려하여 수행하였다. 본 연구에서 모의한 저수지 운영기법별 둑높이기 전 후의 홍수조절효과 평가를 통해 저수지의 최적 운영방안을 도출하고 둑높이기 저수지의 하류하천에 대한 치수계획의 수립 및 보완에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권11호
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• pp.765-774
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• 2023

기후변화로 인해 강우의 변동성이 증가하여가뭄 또는 홍수가 빈번하게 발생하고 있다. 불확실성이 증가하는 기후 조건에 대응하는 수자원 시설 관리대책의 수립을 위해서는, 하천의 자연 유출량과 인공계 물공급을 모두 고려한 저수지 운영 모의를 통하여, 이수 및 치수 측면의 수자원 시설 영향에 대한 종합적인 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 강우-유출과 저수지 운영 모형을 연계 모의하여, 합천댐 유역을 대상으로 기후변화에 대한 이수안전도 및 홍수위험도 분석을 수행하였다. 강우-유출모형으로는 modèledu Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J) 모형을, 저수지운영 모형은 HEC-Ressim 모형의 구조를 가지는 R 기반모형을 적용하였다. 구축된 연계 모형에 기후변화 시나리오를 2100년까지적용하여 합천댐의 이수안전도 및 홍수위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 이수안전도 분석 결과, SSP5-8.5에 비해 SSP2-4.5 조건에서 이수안전도가 더높으며, 먼미래로 갈수록 모두 과거 조건보다 이수안전도가 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 먼미래 기간에서는 홍수 위험도의 범위가 더욱 넓어지는 것으로나타났으며, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 두 시나리오모두 먼미래 기간에서 홍수 위험도의 중앙값이 가장 높았다. 또한, 연총강수량과연총유출은 과거 대비 10% 미만 증가하는데 비해, 홍수시댐무효방류량은 120%이상 증가하여, 연구대상지역인 합천댐유역의 경우, 미래 기후변화로 인한 홍수위험도가 상승할 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.609-621
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• 2003

본 연구는 안성천의 평택수위관측소 상류유역을 대상으로 점진적인 도시화로 인한 토지피복변화가 수문변화에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위해 WMS HEC-1모형을 사용하였고, 격자크기 200$\times$200m DEM과 1:50,000토양도로부터의 수문학적 토양군을 이용하였다. 1986, 1990, 1994, 1999년 Landsat TM 영상을 최우도법에 의해 피복분류를 실시한 결과, 이 기간동안 유역내에 산림과 논은 지속적으로 감소하여 왔고, 도시/주거지 면적은 꾸준하게 증가한 것으로 분석되었다. 1998년에서 2001년까지 5개의 강우사상을 선정하여 평택과 공도 두 지점에 대하여 모형을 보정하였다. 4개년의 유역평균 CN값은 61.7-62.3의 범위를 보였다. 본 연구에서는 특정토지 이용의 면적변화가 하천유출에 미치는 영향을 파악하기 위하여 특정토지이용을 제외한 타 토지이용의 CN을 대표 CN으로 변환하는 간단한 방법을 제안하였다. 논, 산림, 도시/주거지의 동일면적변화에 대하여 논, 산림, 도시/주거지의 순으로 유역평균 CN값에 영향을 주었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제50권3호
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• pp.17-27
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• 2008

In this study, three different unit hydrograph methods (Snyder, SCS, Clark) in the HEC-HMS were compared to find better fit with the observed data in the small agricultural watershed. Baran watershed, having $3.85km^2$ in size, was selected as a study watershed. The watershed input data for HEC-HMS were retrieved using HEC-GeoHMS which was developed to assist making GIS input data for HEC-HMS. Rainfall and water flow data were monitored since 1996 for the study watershed. Fifty five storms from 1996 to 2003 were selected for model calibration and verification. Three unit hydrograph methods were compared with the observed data in terms of simulated peak runoff, peak time and total direct runoff for the selected storms. The results showed that the coefficient of determination ($R^2$) for the observed peak runoff was $0.8666{\sim}0.8736$ and root mean square error, RMSE, was $5.25{\sim}6.37\;m^3/s$ for calibration stages. In the model verification, $R^2$ for the observed peak runoff was $0.8588{\sim}0.8638$ and RMSE was $9.57{\sim}11.80\;m^3/s$, which were slightly less accurate than the calibrated data. The simulated flood hydrographs were well agreed with the observed data. SCS unit hydrograph method showed best fit, but there was no significant difference among the three unit hydrograph methods.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권2호
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• pp.19-29
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• 2013

본 연구의 목적은 ArcGIS ModelBuilder를 이용하여 효율적으로 수문학적 지형인자를 계산하기 위한 새로운 GIS 모형을 구축하는 것이다. 본 연구에서는 경상북도 청도군의 18개 저수지를 대상으로 WMS와 HEC-GeoHMS에 의해 수문학적 지형인자를 계산하고, 새로운 GIS 모형으로부터 산정된 지형인자와 비교함으로써 본 연구에서 개발한 모형의 적용성을 평가한다. 본 연구에서 사용한 수문학적 지형인자는 유역면적, 유로연장, 유역경사, 하상경사 및 유출곡선지수(CN)이다. 본 연구의 결과로서 평균상대오차는 10%를 상회하였으며, 새로운 GIS Model을 이용하여 기존의 방법에 비하여 보다 더 효과적이고 정확하게 수문학적 지형인자를 산정할 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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• pp.153-153
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• 2011

강변저류지 설계를 위해 주로 사용되고 있는 방법은 1차원 부정류 수치모형인 HEC-RAS의 Storage 기법이다. HEC - RAS의 Storage 기법을 이용할 경우 설계자는 유입부 설계제원과 저류용량 외에 두 개의 매개변수를 결정해 주어야 한다. 하나는 하천의 조도계수이며, 다른 하나는 횡월류 위어의 유량계수이다. 그 중 횡월류 위어 유량계수는 강변저류지 홍수조절효과에 직접적으로 영향을 주는 저류량과 관련되어 있다. 따라서 저류량을 결정하기 위한 유량계수는 기존 연구자들에 의해 다양한 산정식들이 제시되어 있다. 하지만 횡월류 유량계수가 동일한 흐름 조건에서도 산정식별로 차이를 보이고 있어서, 설계자가 어떤 유량계수를 선택하느냐가 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 홍수시 발생 가능한 유량계수의 범위를 결정한 후 설계 인자별로 유량계수의 변화에 따른 강변저류지 홍수조절효과를 분석하였다. 분석 결과 유량계수에 따라 크게는 최대홍수량 대비 약 5 ~ 6% 정도의 차이를 보였다. 이는 가장 작게 산정된 홍수조절효과의 범위가 약 15 ~ 20% 정도인 것과 비교하면 큰 차이를 보이는 것으로 확인하였다. 따라서 강변저류지 홍수조절효과 산정시 발생 가능한 다양한 유량계수를 적용하여 보수적으로 설계하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제5권3호
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• pp.47-55
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• 2005

도시하천의 관리와 계획에 있어 식수에 따른 수리학적 특성의 변화는 명확히 분석되어야 한다. 본 연구에서는 도시하천의 식수기준을 분석하고, 도시하천의 고수부지내 식수가 가능한 지역을 표시한 식수허가지도 제작 방법을 검토하였다. 또한 식수에 따른 수리학적 영향을 준2차원 수치모형, HEC-RAS, FESWMS 모형을 활용하여 분석하였다 중랑천의 장안교부터 군자교까지의 구간을 대상으로 선정하여 100년 빈도 홍수량에 식수허가지도를 제작한 결과, 교목의 식수시에는 하천의 우안에 $0.5{\sim}1$본/ha 정도의 식수가 가능하였으며, 관목의 경우에는 좌안 및 우안의 중요수방구간을 제외한 지역에 식재가 가능하였다. 또한 관목의 식재에 따른 수리학적 영향은 약 12cm 정도의 수위상승 결과를 나타내었다. 따라서 대상구간에 식수에 따른 수위 상승은 적은 것으로 판단되므로 식수허가지도에 따라 식수가 가능할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.234-234
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• 2018

댐 건설을 하게 되면 저수지 형성으로 인한 통수단면 증가가 발생하고 이에 따른 하천의 유속 및 난류 영향이 감소하게 된다. 이러한 영향으로 댐 상류 구간에서 발생한 유사량은 저수지에 퇴적하게 되고 유효저수량은 감소하게 된다. 저수지의 유효저수량 감소는 댐의 주요 기능인 용수공급, 수력발전 등의 기능 저하에 지대한 영향을 주게 된다. 특히 해외 수력발전 사업의 경우 하천 경사가 크고, 퇴사가 많이 발생하는 지역에 댐이 위치하고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위한 중 장기적 퇴사거동 및 예측에 대한 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 파키스탄 Gulpur 지역에 설치 예정인 수력발전용 댐에 대한 장기간 퇴사모의를 위해 1차원 유사해석 모형인 HEC-RAS sediment module을 이용하였다. 퇴사모의에 적용한 모형의 입력 자료로는 총 52개년(1960-2011년)간 유사량 관측값과 20년간 유량측정 결과를 이용하였다. 유사해석 모의 시나리오는 유사 재질 비율변화에 따른 장기간 Deposited 모의와 댐의 Gate를 통한 유사 배제를 운영하는 Flushing 모의를 수행하였다. 유사해석 모의 결과 Deposited 시나리오의 경우는 저수지에서 퇴적된 유사는 대부분 Sand가 차지하게 된다. Sand의 포착률은 저수지가 가득 차기 이전에는 거의 100 % 포착이 되며, 저수지가 가득 차는 시기인 운영 20년 후에는 Sand를 포함한 전체 유사의 59%가 포착하게 되어 저수지가 한계에 도달한 것을 확인하였다. 또한, Flushing 시나리오의 경우는 Flushing 운영 기간의 변화에 따른 퇴사 포착 영향이 큰 것으로 분석되었으며, Gulpur 댐의 경우는 운영기간을 5일로 설정하는 것이 안정한 하상상태를 유지하는 것으로 검토되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제10권3호
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• pp.1-12
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• 2007

본 연구는 수문 및 수리학적 모형을 이용하여 유역내 하천의 월류에 의한 침수구역을 분석하고, SAR 위성영상을 이용하여 내수배제 불량에 의한 제내지 침수구역을 추출한 후 이를 현지조사를 바탕으로 제작된 침수실적도와 비교하여 SAR 위성영상 자료의 활용성을 검토하는 것을 목적으로 하였다. 연구지역은 삽교천 국가하천 구간이며 홍수사상은 1999년 8월 2일~5일 기간에 발생한 홍수를 대상으로 하였다. 연구방법은 HEC-RAS의 홍수사상을 적용하여 홍수위를 분석하였으며 분석된 홍수위 자료를 WMS에서 TIN자료와 분석하여 제내지 침수구역을 추출하고 기존 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. SAR 영상에 의한 침수구역 추출은 침수시기인 1999년 8월 4일의 영상과 침수 후 영상인 2002년 9월 8일의 영상을 칼라합성하여 추출하였으며 이와 같이 추출된 침수구역을 WAMIS의 침수실적도와 비교하였다. 연구결과 수리학적 모형에 의한 침수구역 추출은 외수범람에 의한 침수구역을 추출하는 데는 이용이 가능하나 내수배제 불량에 대한 침수구역 추출에는 한계가 있었다. SAR 위성영상에 의한 침수구역 추출 방법은 수리학적 모형에서 나타난 내수배제 불량에 의한 침수구역 산정에 대한 한계를 보완할 수 있으나 첨두유출 발생시점의 영상 확보 여부가 침수구역 산정의 정확성을 결정짓는 것으로 나타났다.